Matlab基础及应用的教学大纲

Matlab基础及应用的教学大纲Matlab基础及应用教学大纲 执笔人：肖顺根 课程编号： 总学时数：36学时 学 分：2 学分 一、本课程的地位、作用与任务： 本课程是电气工程及自动化专业基础的必修课程。是电气工程及自动化专业的重要实践性课程。通过本课程的学习，可以使得本专业学生掌握Matlab这一现代的科学计算和系统仿真语言的基本编程思想和方法，并利用Matlab对所学基础课程进行上机模拟实验和数值计算，从而通过Matlab编程实验来验证和巩固所学的数学和工程理论。 二、课程教学基本要求 MATLAB是MathWorks公司推出的一套高性能的数值计算和可视化软件，可以解决工程、科学计算和数字信号处理、通信、数学等学科中许多问题。本课程主要介绍MATLAB语言的应用环境、调试命令，各种基本命令和高级操作命令，绘图功能函数，循环和条件分支等控制流语句。课程最后简介MATLAB语言中的几个主要工具箱，为后续的专业课程提供有力的工具。本课程以讲课为主，结合上机实验，使学生通过编程实例掌握MATLAB语言的编程基础与技巧。 三、先修课程的要求 高等数学、线性代数、自动控制原理等。 四、教学方法及建议 1、本课程是电气工程及其自动化专业的实践性基础课程，应采用多媒体教学方式，结合Matlab仿真软件进行课堂演示。力求生动有趣，并随时通过提问等方式调动学生的学习积极性。 2、MATLAB软件在电气工程及自动化专业中的应用非常广泛和实用，应结合自动控制原理知识尽可能发挥MATLAB软件的功效。 五、教学要求的层次 了解Matlab 的特点； 理解Matlab 的数值计算、程序设计、绘图功能及在通信工程的科学计算和建模中的应用； 掌握Matlab语言的基本编程思想和方法。 六、教学内容、要求及学时安排 第一单元 MATLAB 概述 1. Matlab 的特点、绪论 2. Matlab 快速入门 要求：了解MATLAB的主要功能，熟悉MATLAB命令窗口及文件管理，MATLAB帮助系统。掌握命令行的输入及编辑，用户目录及搜索路径的设置。 重点和难点：命令行的输入，用户目录及搜索路径的设置 第二单元 MATLAB数据和数值计算 1.矩阵的生成 标量的赋值和计算 向量的赋值和计算 矩阵的生成 2.数组运算 数组的加法和减法运算 数组的乘法和除法, 乘方运算 数组的函数运算 数组的关系和逻辑运算 3.数据分析和统计分析函数 4.矩阵运算 矩阵的加减法运算 矩阵的转置 矩阵乘法 矩阵的求逆和矩阵除法 矩阵的结构变换 5.多项式运算 多项式的表达方式 多项式的因式分解- 多项式方程求根 多项式的乘积展开 多项式相乘 多项式的除法 多项式的部分分式展开 6.代数方程求解 多项式方程的求根 线性方程组的求根 非线性方程式求实根 一般非线性方程组求根 7.函数的极值问题求解 固定区间上单变量的函数的最小值 固定区间上多变量的函数的最小值 函数的最大值问题求解 8.函数的微积分问题求解 函数的数值差分和微分运算 函数的数值积分运算 9.数据插值运算 要求：了解MATLAB数据的特点。熟悉MATLAB变量的命名，赋值语句，数据的输出格式。掌握矩阵的建立、拆分及冒号表达式，MATLAB运算，结构数据和单元数据，字符串。熟悉傅立叶分析，常微分方程的数值求解，非线性方程度数值求解。掌握矩阵分析，数据处理与多项式计算。 重点和难点：MATLAB点运算，关系运算及逻辑运算，冒号表达式。掌握矩阵分析，数据处理与多项式计算。 第三单元 MATLAB程序设计 1.M 文件简介 2.程序控制流语句 顺序结构 循环结构-for 和while 语句 条件分支结构-if 和break 语句,switch 语句 3.数据和文件的输入输出 交互输入指令 利用文件输入输出数据 4.Matlab 编程特点和技巧 脚本文件编程 Matlab 函数编程 测定程序执行时间和时间分配 提高程序执行速度的原则 要求：了解M文件的建立与编辑，全局变量和局部变量。熟悉数据的输入输出。掌握选择结构及循环结构程序设计，函数文件的调用。 重点和难点：选择结构及循环结构程序设计，函数文件的调用 第四单元 MATLAB绘图 1.二维图形的绘制 常用的二维图形绘图函数 图形的线型和颜色控制 图形的标注 坐标轴的控制方法 2.三维图形的绘制 三维曲线的绘制 三维曲面的绘制 3.子图的绘制 4.图形窗口的创建 5.将Matlab 生成图形输出到文件 要求：了解三维图形的精细处理，图像和动画。熟悉创建二维图形的其他函数及其他三维图形。掌握绘制二维图形、三维图形及三维曲面的基本函数。 重点和难点：绘制二维图形、三维图形及三维曲面。 第五单元 介绍仿真软件Simulink工具箱 1.Simulink概述 2.Simulink基本模块简介 3.Simulink电力系统模块简介 4.Simulink建模方法和步骤 5.Simulink仿真运行及结果分析 要求：了解Simulink的基本操作。熟悉Simulink的几类基本模块，子系统的建立与封装。掌握模型参数的设置，在命令窗口中创建模型。 重点和难点：在命令窗口中创建模型，学会分析仿真结果。 七、实验项目及学时安排 实验一 熟悉Matlab工作环境 实验目的:熟悉Matlab工作环境，为进一步学习Matlab软件奠定基础。 实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。 实验内容: 了解MATLAB的主要功能，熟悉MATLAB命令窗口及文件管理，MATLAB帮助系统。 实验二 Matlab数值数组及其矩阵操作的运用 实验目的:学会运用Matlab软件进行数值及其矩阵的计算。 实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。 实验内容:利用Matlab软件学习数据的操作，包括矩阵的生成、数组运算数据分析和统计分析函数、矩阵运算多项式运算、代数方程求解、函数的极值问题求解、函数的微积分问题求解、数据插值运算。 实验三 Matlab程序的设计 实验目的:学会设计一些简单的Matlab程序。 实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。 实验内容:学会M文件的建立与编辑，全局变量和局部变量；数据的输入输出；选择结构及循环结构程序设计，函数文件的调用。 实验四 Matlab绘图 实验目的:掌握Matlab绘图命令和技巧。 实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。 实验内容: 绘制二维图形、三维图形及三维曲面。 实验五 Simulink工具箱的运用 实验目的:利用Simulink工具箱进行分析控制系统的性能及其稳定性。 实验仪器:安装了Matlab软件的电脑。 实验内容: 利用Simulink工具箱的模块建立数学模型；控制系统的性能分析；控制系统的根轨迹分析方法；控制系统的频域分析方法等。 八、本课程的学时安排 内容 MATLAB 概述 MATLAB数据和数值计算 MATLAB程序设计 MATLAB绘图 仿真软件Simulink工具箱 合计 讲课 2 4 6 2 4 18 习题课 讨论课 实验课 上机 4 6 2 4 18 总计 36 九、课程考核 1、考核对象：电气信息类专业本科生。 2、考核方式：以上机考核方式为主，最终成绩达到或超过60分为通过。平时成绩约占30%-40%，最终的上机考试成绩约占60%-70%。时间120分钟。 3、考核内容：以程序设计和控制系统仿真分析为主。 十、教材和参考书目 教材：MATLAB基础及应用 张学敏主编 中国电力出版社 参考书目：MATLAB程序设计与应用，刘卫国主编，高等教育出版社，